[化学作业]酸碱指示剂的那些事

我们曾经做过$CO_2 + H_2O = H_2CO_3$的实验,在这个实验中,反应生成的碳酸使紫色石蕊溶液变成了红色。石蕊属于酸碱指示剂,酸碱指示剂通常也简称指示剂。除了石蕊,酚酞也是常用的指示剂。

上面是人教版九下化学书介绍 酸碱指示剂的原句,然而……并没有介绍酸碱指示剂的原理一贯的化学教科书风格,所以在课下,我就去自行查找了相关资料,并进行了整理,得到了这篇文章。

“常见”的酸碱指示剂

酸碱指示剂的原理

首先我们需要知道的是,酸碱指示剂一般都是有机 弱酸弱碱,也就是说,将酸碱指示剂加入溶液中后,会电离出$H^+$(酸)或$OH^-$(碱)。而在电离的过程中,其自身的分子结构发生改变,导致变色。

下面我们就以石蕊为例进行说明(酚酞的反应方式与其不同也有可能是相同但我没看懂,所以以石蕊为例):

石蕊

石蕊性状为蓝紫色粉末,是从地衣植物中提取得到的蓝色色素,能部分溶于水而显紫色。石蕊是一种常用的酸碱指示剂,变色范围是pH=4.5~8.3之间。

石蕊是一种弱的有机酸,相对分子质量为3300,在酸碱溶液的不同作用下,发生共轭结构的改变而变色。

也就是说,在溶液中,随着溶液酸碱性的变化,其分子结构发生改变而呈现出不同 的颜色变化:

在酸性溶液里,分子是其存在的主要形式,使溶液呈红色;(由于[$H^+$]增大,平衡向左移)

在碱性溶液里,石蕊电离发生的电离平衡向右移动,电离产生的酸根离子是其存在的主要形式,故使溶液呈蓝色;(由于[$OH^-$ ]增大,平衡右移)

在中性溶液里,分子和酸根离子共存,因而溶液呈紫色,即不变色。([HZ]=[$Z^-$ ])

酸碱指示剂的制作

前面说到了,石蕊是从地衣植物中提取到的蓝色色素。那么,在其他的植物提取物中,是否也有类似特性的物质呢?在经过试验后,我们获得了结论。实验过程如下。

实验

步骤1:分别在研钵中将上述物质捣烂,加乙醇溶液(乙醇和水的体积比为 1 : 1浸泡十分钟,目的是为了榨取花汁。

事例

因为植物色素大多都是有机物,所以不能使用水溶解,而使用研钵是为了破坏花表面的保护层

步骤2:将步骤1中得到的混合物,用纱布过滤。

步骤3:将步骤2中得到的浸区液,分别滴入到澄清石灰水(碱)和食醋(酸)中。

植物名称植物颜色浸取液颜色澄清石灰水颜色食醋颜色
牵牛花蓝紫色红棕色蓝色粉红色
月季花红色玫瑰红色草绿色粉红色
萝卜花紫色紫红色黄绿色粉红色
丝瓜花黄绿色黄绿色黄色黄色

可以看出,丝瓜花并不是很适合做原料,也证明这种特性在自然界中是普遍存在的。

Last modification:February 25th, 2021 at 05:55 pm
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